Question

【題目】蘭尼鎳是一種帶有多孔結(jié)構(gòu)的細(xì)小晶粒組成的鎳鋁合金，被廣泛用作有機(jī)物的氫化反應(yīng)的催化劑。以紅土鎳礦(主要成分為NiS、FeS和SiO2等)為原料制備蘭尼鎳的工藝流程如下圖所示：

（1）浸出渣A的主要成分是_______________（填化學(xué)式）。

（2）已知紅土鎳礦煅燒后生成Ni2O3，而加壓酸浸后浸出液A中含有大量Ni2＋，寫出有關(guān)鎳元素的加壓酸浸的化學(xué)反應(yīng)方程式_______________________________。

（3）向浸出液A中通入H2S氣體，①還原過(guò)程中所涉及主要反應(yīng)的離子方程式是__________________________________。

（4）在形成Ni(CO)4的過(guò)程中，碳元素的化合價(jià)沒(méi)有變化，則Ni(CO)4中的Ni的化合價(jià)為________。 （5）“堿浸”的目的是使鎳產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)對(duì)氫氣的強(qiáng)吸附性，此過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________________________。

（6）常溫時(shí)，向濃度均為1.0mol·L-1的FeSO4、NiSO4的混合溶液中滴加Na2S 固體，當(dāng)Ni2+恰好沉淀完全時(shí)，所得溶液中c(Fe2+)=______________。

（已知：①25℃，Ksp(NiS)=2.0×10-21、Ksp(FeS)=6.0×10-18

②溶液中的離子濃度≤10-5 mol·L-1時(shí)，認(rèn)為該離子沉淀完全。）

（7）浸出液B可以回收，重新生成鋁以便循環(huán)利用。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的回收流程：

浸出液B→___________________________________________________________。 （箭頭上注明外加反應(yīng)物的化學(xué)式和反應(yīng)條件）。(示例：)

Answer 1

【答案】 SiO2 2Ni2O3+4H2SO4==4NiSO4+O2↑+4H2O H2S+2Fe3+==2Fe2++2H++S↓ 0 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ 0.03mol/L

【解析】紅土鎳礦（主要成分為NiS、FeS和SiO2等）煅燒發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到Ni2O3、Fe2O3（SiO2不反應(yīng)），加入硫酸加壓酸浸，Ni2O3、Fe2O3溶解，發(fā)生的反應(yīng)有2Ni2O3+4H2SO4=4NiSO4+O2↑+4H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，SiO2不與硫酸反應(yīng)，過(guò)濾得到浸出渣A（SiO2），浸出液A中含Ni2＋、Fe3＋，向浸出液A中通入 H2S氣體，發(fā)生還原反應(yīng)的離子方程式是：H2S+2Fe3＋=2Fe2＋+2H＋+S，另外生成沉淀NiS，過(guò)濾得到鎳硫化合物NiS，再通入CO氣體，形成Ni（CO）4，加熱得到鎳，高溫熔融時(shí)通入氬氣，加入鋁，得到合金，將合金冷卻、粉碎，再用濃氫氧化鈉溶液堿浸，鋁與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣使鎳鋁合金產(chǎn)生多孔的結(jié)構(gòu)，浸出液B中含偏鋁酸根，最后用蒸餾水洗浸出渣B，得到產(chǎn)品蘭尼鎳，（1）浸出渣A的主要成分是SiO2（填化學(xué)式）。（2）紅土鎳礦煅燒后生成Ni2O3，而加壓酸浸后浸出液A中含有大量Ni2＋，鎳的化合價(jià)降低發(fā)生還原反應(yīng)，只有氧的化合價(jià)能升高，所以產(chǎn)物有氧氣，有關(guān)鎳元素的加壓酸浸的化學(xué)反應(yīng)方程式 2Ni2O3+4H2SO4==4NiSO4+O2↑+4H2O。（3）浸出液A中含Ni2＋、Fe3＋，向浸出液A中通入H2S氣體，三價(jià)鐵具有較強(qiáng)氧化性，與硫化氫發(fā)生還原反應(yīng)，①還原過(guò)程中所涉及主要反應(yīng)的離子方程式是H2S+2Fe3+==2Fe2++2H++S↓。（4）在形成Ni(CO)4的過(guò)程中，碳元素的化合價(jià)沒(méi)有變化,碳為+2價(jià)，氧為-2價(jià)，則Ni(CO)4中的Ni的化合價(jià)為0。 （5）“堿浸”的目的是使鎳產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)，鋁與氫氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣使鎳鋁合金產(chǎn)生多孔的結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)對(duì)氫氣的強(qiáng)吸附性，此過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。（6）當(dāng)Ni2+恰好沉淀完全時(shí)，Ksp(NiS)=2.0×10-21，得c（S2－）=2.0×10-21/10-5=2.0×10-16,所得溶液中c(Fe2+)=6.0×10-18/2.0×10-16=0.03mol/L；（7）浸出液B中含偏鋁酸根，可通入過(guò)量二氧化碳得到氫氧化鋁沉淀，再加熱灼燒使其分解得到氧化鋁，加入冰晶石，在熔融態(tài)下電解氧化鋁得到鋁，回收流程可表示為：浸出液B→。